[發(fā)明專利]一種具有匯聚功能的偏饋式渦旋波發(fā)生器

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010092746.5
• 申請日: 2020-02-14
• 公開（公告）號: CN111293421B
• 公開（公告）日: 2021-04-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫勝;陽欞均;胡俊
• 申請（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號: H01Q1/36
• 分類號: H01Q1/36;H01Q1/38;H01Q15/14;H01Q3/30
• 代理公司: 成都華風(fēng)專利事務(wù)所(普通合伙) 51223
• 代理人: 張川;張巨箭

本發(fā)明涉及一種具有匯聚功能的偏饋式渦旋波發(fā)生器，它包括反射陣以及位于所述反射陣前方非正對區(qū)域的天線饋源；所述天線饋源用于向反射陣幾何中心位置輻射球面電磁波，所述反射陣用于通過相位補(bǔ)償?shù)姆绞綄⑻炀€饋源入射的球面波轉(zhuǎn)化為匯聚渦旋波，并沿垂直反射陣的方向發(fā)射傳播。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：通過反射陣對入射的球面電磁波進(jìn)行相位補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)了具有匯聚功能的匯聚渦旋波的發(fā)射；將天線饋源設(shè)置在反射陣的側(cè)方，免除了天線饋源對輻射電磁波的遮擋，同時(shí)也避免了輻射電磁波對天線饋源的影響；且在反射陣前形成的焦點(diǎn)F能夠?qū)Ξa(chǎn)生的渦旋波進(jìn)行匯聚和電場增強(qiáng)的效果，且整體平面陣列結(jié)構(gòu)簡單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及無線通信技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種具有匯聚功能的偏饋式渦旋波發(fā)生器。

背景技術(shù)

在通信領(lǐng)域與存在且較成熟的復(fù)用方式有：頻分復(fù)用、時(shí)分復(fù)用、碼分復(fù)用和空分復(fù)用四種基本方式，每種復(fù)用方式都帶來了使通信容量的飛速提高。但即便如此隨著移動(dòng)終端數(shù)量逐漸上升，信息呈現(xiàn)出爆炸式發(fā)展態(tài)勢。為滿足用戶不斷增長的移動(dòng)數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)需求，一種更高速、高效、智能的新一代無線移動(dòng)通信技術(shù)的研究顯得迫在眉睫，軌道角動(dòng)量(OAM:orbital angular momentum，是描述電磁波橫向旋轉(zhuǎn)特性的參數(shù))，是一種全新的物理機(jī)制，可能從一種新的維度來進(jìn)一步加大系統(tǒng)容量以及頻譜利用率。攜帶軌道角動(dòng)量的電磁波稱之為渦旋波。與之對應(yīng)的渦旋電磁波技術(shù)作為一種新的復(fù)用技術(shù)“態(tài)分復(fù)用”，在無線通信中逐漸成為研究的熱點(diǎn)。

到目前為止，用于產(chǎn)生攜帶軌道角動(dòng)量渦旋波束的主要方法為陣列天線、全息板、旋轉(zhuǎn)相位板和電磁反射陣結(jié)構(gòu)。其中電磁反射陣結(jié)構(gòu)相較于其他的方法有著體積小，剖面薄，易加工且無需復(fù)雜饋電網(wǎng)絡(luò)的特點(diǎn)，并且能夠產(chǎn)生OAM模式更純的渦旋波束。已有的傳統(tǒng)軌道角動(dòng)量反射陣，通過設(shè)計(jì)反射陣中離散單元的幾何結(jié)構(gòu)，使其滿足軌道角動(dòng)量反射陣天線的相位補(bǔ)償公式，產(chǎn)生具有螺旋形式連續(xù)變化的相位波前的渦旋電磁波。例如申請公布號為CN 105680162 A，名稱為“軌道角動(dòng)量多波束產(chǎn)生方法”的專利申請，以及申請公布號為CN 108539417 A，名稱為“一種圓極化軌道角動(dòng)量反射陣天線”的專利申請，各自分別公開了一種軌道角動(dòng)量反射陣天線。

但是由于其饋電天線位于陣列正前方，饋源會(huì)對反射渦旋波的產(chǎn)生遮擋，導(dǎo)致產(chǎn)生的渦旋波純度降低。并且產(chǎn)生的渦旋場無匯聚功能，場強(qiáng)較弱。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種具有匯聚功能的偏饋式渦旋波發(fā)生器，用于產(chǎn)生具有圓極化和軌道角動(dòng)量雙重特性的匯聚渦旋電磁波，其具有的偏饋和聚焦兩個(gè)特點(diǎn)有助于進(jìn)一步提高渦旋波的應(yīng)用前景。

本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：一種具有匯聚功能的偏饋式渦旋波發(fā)生器，它包括反射陣以及位于所述反射陣前方非正對區(qū)域的天線饋源；所述天線饋源用于向反射陣幾何中心位置輻射球面電磁波，所述反射陣用于通過相位補(bǔ)償?shù)姆绞綄⑻炀€饋源入射的球面波轉(zhuǎn)化為匯聚渦旋波，并沿垂直反射陣的方向發(fā)射傳播。

所述通過相位補(bǔ)償?shù)姆绞綄⑻炀€饋源入射的球面波轉(zhuǎn)化為匯聚渦旋波包括反射陣將入射的球面電磁波進(jìn)行渦旋波相位補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)球面電磁波向渦旋波轉(zhuǎn)換，和引入?yún)R聚相位差實(shí)現(xiàn)將球面電磁波轉(zhuǎn)化為匯聚渦旋波。

在所述引入?yún)R聚的相位差實(shí)現(xiàn)將球面電磁波轉(zhuǎn)化為匯聚渦旋波的過程中，會(huì)在以所述反射陣為xoy坐標(biāo)面，在反射陣前方形成有一焦點(diǎn)F，焦點(diǎn)F的焦點(diǎn)坐標(biāo)為(0，0，Zf)；焦點(diǎn)F對產(chǎn)生于焦點(diǎn)F與反射陣之間的渦旋波進(jìn)行匯聚和場增強(qiáng)。

所述天線饋源為圓極化天線，其位于反射陣前方非正對區(qū)域的位置為天線饋源的投影位于反射陣一邊的中點(diǎn)處，且天線饋源與反射陣垂直距離為d。

通過調(diào)節(jié)天線饋源與反射陣的垂直距離d的長短，對反射渦旋波的總能量進(jìn)行調(diào)節(jié)；進(jìn)而調(diào)節(jié)反射陣將球面電磁波轉(zhuǎn)化為渦旋波的轉(zhuǎn)化率，以及調(diào)節(jié)對反射陣的耦合影響。